第3章工厂布局设计

布局第三讲工厂布局设计3.1设施规划概述3.2流程分析与空间需求分析3.3SLP法求解3.4方案评价与选择3.5案例分析知识目标●了解设施规划的相关概念●掌握设施规划的方法能力目标●掌握分析设施规划的步骤、原则●能够运用SLP法进行工厂和车间设施布置设计3.1设施规划概述场(厂)址选择设施设计设施规划与设计布置设计物料搬运系统设计建筑设计公用工程设计信息系统设计3.1.1设施规划与设计的研究范围3.1.2设施规划的目标与原则•目标(1)简化加工过程；(2)有效地利用设备、空间、能源和人力资源；(3)最大限度地减少物料搬运；(4)缩短生产周期；(5)力求投资最低；(6)为职工提供方便、舒适、安全和职业卫生的条件。•原则(1)减少或消除不必要的作业，这是提高企业生产率和降低消耗的最有效方法之一。只有在时间上缩短生产周期，空间上减少占地，物料上减少停留、搬运和库存，才能保证投入的资金最少、生产成本最低；(2)以流动的观点作为设施规划的出发点，并贯穿在规划设计的始终。因为生产系统的有效运行依赖于人流、物流、信息流的合理化；(3)运用系统的概念。系统分析的方法求得系统的整体优化；(4)重视人的因素，运用人机工程理论，进行综合设计，并要考虑环境的条件包括空间大小、通道配置、色彩、照明、温度、湿度、噪声等因素对人的工作效率和身心健康的影响；(5)设施规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复迭代、并行设计的过程。要先进行总体方案布置设计，再进行详细布置；而详细布置设计方案又要反馈到总体布置方案中，对总体方案进行修正。总之，设施规划与设计就是要综合考虑各种相关因素，对生产系统或服务系统进行分析、规划、设计，使系统资源得到合理的配置。3.1.3设施规划与设计阶段结构V规划后IV.规划实施III.详细规划II.总体规划I.确定方针O预规划规划时间规划阶段设施规划与设计有一个与时间有关的阶段结构，并且各阶段是依次进行的；阶段与阶段之间应互相搭接，每个阶段应有详细进度；阶段中自然形成若干个审核点。这种结构形成了从整体到局部、从全局到细节、从设想到实际的设计次序。即前一阶段工作在较高层次上进行，而后一阶段工作以前一阶段的工作成果为依据，在较低层次上进行；各阶段之间相互影响，交叉并行进行。阶段０ⅠIIⅢⅣⅤ名称预规划确定方案总体规划详细规划规划实施规划后成果确定目标分析并确定位置及其外部条件总体规划详细规划设施实施计划竣工试运主要工作内容制定设施要求预测、估算生产能力及需求量确定设施要求生产能力及需求量按规划要求总体规划及总布置图按规划要求作详细规划及详细布置图制定进度表或网络图项目管理(施工、安装、试车及总结)财务工作财务平衡财务再论证财务总概算比较财务详细概算筹集投资投资•摆样法•数学模型法•图解法•系统布置设计SLP3.1.4设施规划（布局设计）设计方法3.1.5工厂布局的基本原始资料•P(Product)产品•Q(Quantity)数量•R(Route)工艺路线•S(SupportingService)辅助服务部门•T(Time)时间安排•准备原始资料•物流分析与作业单位相互关系分析•绘制作业单位位置相关图•作业单位占地面积计算•绘制作业单位面积相关图•修正•方案评价与择优3.1.6系统布置设计(SLP)模式系统布置设计程序图原始资料：P、Q、R、S、T及作业单位1．物流2.作业单位相互关系3．相互关系图解4．所需面积5．可用面积6．面积相关图解7．修正因素8．实际条件限制9．评价方案Y方案X方案Z选出的最佳布置方案图3-1系统布置设计程序图ProductFlowP-QAnalysisDiagramactivityrelationshipsChartrelationship(flow,functional)EstablishspacerequirementsSpaceAvailabilityDiagramspacerelationshipsPracticalLimitationsMaintenanceQCMat.HandlingSpaceAvailabilityProjectProjectProjectABCEvaluatealternativearrangementsDetailselectedlayout,installINSTALACIONDefinitionAnalysisSynthesisEvaluationSelectionImplementationAdjustmentSLPMethodMuther(1973)•产品原则布置：产品原则布置也称为流水线布置或对象原则布置。当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水生产线。•工艺原则布置:工艺原则布置也称为机群式布置。这种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置在一个地方。•固定式布置：适用于大型设备的制造，如：飞机、轮船。3.1.7布局形式成组原则布置：在产品品种较多，每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加工工艺的相似性进编码分组，把使用频率高的机器群按工艺过程顺序布置组合成成组制造单元。既有流水线的生产效率，又有机群式布置的柔性，可提高设备开工率，减少物流量和加工时间，适用于多品种、中小批量的生产类型。产品原则布置的优缺点分析表优点缺点1.布置符合工艺过程，物流顺畅2.上下工序衔接，存放量少3.生产周期短4.物料搬运工作量少5.可做到专业化，对工人的技能要求很高，易于培训6.生产计划简单，易于控制7.可使用专业设备，达到机械化、自动化搬运方法1.设备发生故障时将引起整个生产线的停机2.产品设计变化将引起布置的重大调整3.生产线速度取决于最慢的机器4.相对投资较大，因为在生产线上有的机器负荷不满5.生产线上重复作业，易使工人感到单调乏味，产生压倦6.维修保养费用高工艺原则布置的优缺点分析表优点缺点1.机器利用率高，可减少设备数量2.可采用调用设备3.设备和人的柔性程度较高，更改产品品种和数量方便4.设备投资相对较少5.操作人员作业多样化，有利于提高工作的兴趣和职业满足感1.由于流程较长，搬运路线不确定，运费较高2.生产计划与控制较复杂3.生产周期长4.库存量相对较大5.由于操作人员从事多种作业，需要较高的技术等级成组布置的优缺点分析表优点缺点1.由于产品成组，设备利用率较高2.流程畅通，运输距离短，搬运量少3.有利于发挥班组合作精神4.有利于提高工人的作业技能5.兼产品布置和工艺布置的优点1.需要较高的生产控制水平以平衡各单元之间的生产流程2.如果单元之间流程不平衡，需要中间储存，增加了单元之间的物料搬运3.班组成员需要掌握所有作业的技能4.减少了使用专用设备的机会5.兼产品布置和工艺布置的缺点特性产品布置工艺布置固定布置生产形态生产对象的流程搬运费用设施利用率生产设备布置变更费用布置的侧重点连续·大量生产按产品连续流程低高专用设施高生产线平衡单件·成批生产按订单多种流程非常高低通用设施比较低工作地（设备)项目型生产生产对象固定，设备移动高低通用设施低作业分配及日程控制钻床仓库车床压床铣床车床钻床折弯机钻床车床磨床钻床钻床装配仓库产品原则示意图工艺原则示意图钻床仓库车床压床铣床铣床车床车床铣床铣床钻床磨床焊接油漆磨床装配装配焊接焊接仓库CellularLayoutProcess(Functional)LayoutGroup(Cellular)LayoutSimilarresourcesplacedtogetherResourcestoproducesimilarproductsplacedtogetherTTTMMMTMSGCGCGSGDDDDTTTCGCGTTTSGSGMMDDDMMDDDAclusterorcellPQ分析与布局形式对产品品种P、产量Q作PQ分析，可画出产品PQ分析图。0102030405060708090100种类少量大种类多量中种类多量少种类少量极少产品原则布置成组原则布置工艺原则布置固定原则布置QP•单元生产布置方式（CellProduction）•由索尼公司率先提出，企业面临多品种（不一定是小批量）的买方市场时，必须改变原有的经营思想，调整生产布置结构。•特点：单元生产方式具有建立容易、调整方便、品种切换时间快、大型设备投资少等无可比拟的特点，它以极少的产能调整费用，实现生产线随市场变化而同步同量增减产能，避免了订单高低起伏变化带来的产能不足与过剩。•单元生产布置方式本质上属于成组原则布置，是成组原则布置在精益生产中的发展。•优势：1）时间流失最少化2）物流通畅3）便于管理4）降低成本5）技术积累单元生产线的形态方式图单元式生产方式的3种形态（1）单人方式（2）分工方式（3）巡回方式3.2.1工艺过程图工艺过程图可以用来详细描述产品生产过程中各工序之间的关系，也可以用来描述全厂各部门之间的工艺流程。在描述全厂各部门之间产品工艺流程时，我们用操作符号表示加工与装配等生产车间，用贮存符号表示仓储部门，用检验符号表示检验、试车部门。3.2流程分析技术叉车(3.3t)行走系统电瓶、电机变速器转向器、驱动桥液压抬升系统抬升机构液压缸泵及液压回路车体平衡重随车工具箱其他液压油塑料制品油漆标准件•变速箱–变速箱由箱体、轴类零件、齿轮类零件及其它杂件和标准件等组成。变速箱的制作工艺过程分为零件制作-组装两个阶段。轴类及齿轮类零件经过备料、退火、粗加工、热处理、精加工等工序，箱体毛坯由协作厂制作，经机加工车间加工送变速器组装车间；杂件的制作经备料、机加工两个阶段。整个变速箱成品重0.31t，其中标准件0.01t，箱体、齿轮、轴及杂件总重0.3t，加工过程中金属利用率为60%，即毛坯总重为0.3/0.6=0.5t，其中需经退火处理的毛坯重量为0.2t，机加工中需返回热处理车间再进行热处理的为0.1t。关键部件：变速箱、随车工具箱、车体和液压缸•随车工具箱–随车工具箱共重0.1t，其中一部分经备料、退火、粗加工、热处理、精加工等工艺流程完成加工，而另一部分只进行简单的冲压加工即可。•车体–车体为焊接件，经备料、焊接、喷漆完成加工。•液压缸–液压缸经备料、退火、粗加工、热处理、精加工等工序完成加工。作业单位划分S标准件30.020.01原材料10.500.15470.20废料0.20.3(0.3)0.30.31原材料10.295废料0.10.150.08(0.23)0.050.1图3-2变速箱加工工艺过程(单位：t)图3-3随车工具箱加工工艺过程(单位：t)废料油漆原材料210.016100.400.811.2010.350.254废料原材料0.20.15图3-4车体加工工艺过程（单位：t）图3-5液压缸加工工艺过程（单位：t）0.06机油0.152外协件311.810.350.254(0.55)废料0.2原材料废料油漆原材料210.011.26100.400.81原材料10.295废料0.10.150.08(0.23)标准件30.0280.010.01原材料10.500.15470.20废料0.20.3(0.3)0.30.3111123.243.30.050.1叉车生产工艺过程图3.2.2作业单位相互关系图在所相交的小菱形块又被虚线所分割，上半格用A、E、I、O、U5个字母表示相互关系的重要或密切程度，下半格表示重要程度的理由的编码。作业单位相互关系图的基本原理符号含义说明比例（%）A绝对重要2~5E特别重要3~10I重要5~15O一般重要10~25U不重要45~80X负的密切程度不希望接近酌情而定3.3SLP法求解基本要素：P、Q、R、S、T什么S为辅助服务部门用什么来支持生产T时间—时间安排产品何时生产？P产品—材料生产什么？Q数量—产量每项产品要制造多少？R生产路线—工艺过程怎样进行生产？•物流强度等级3.3.1物流分析与物流相关表物流强度等级符号物流路线比例(％)承担的物流量比例(％)超高物流强度特高物流强度较大物流强度一般物流强度可忽略搬运AEIOU10203040403